基于Android的通航航行資料電子包的設(shè)計與實現(xiàn)

吳恩森　陳鐘玉　屈景怡　孫佳慧　李怡靜

摘 要：航行資料文件數(shù)量巨大，查找困難，在飛行使用中十分不便。本文提出了一種基于Android系統(tǒng)的航行資料電子包的設(shè)計與實現(xiàn)方法，將LBS服務(wù)和電子地圖相結(jié)合，將地理位置信息寫入XML文件，實現(xiàn)了航行資料文件的自動匹配，提高了航行資料文件的使用效率。該航行資料電子包已經(jīng)過測試，性能良好，驗證了本方案的可行性。

關(guān)鍵詞：Android；航行資料；XML；電子地圖

中圖分類號：TP311.52

通用航空是民航事業(yè)的兩翼之一，在國民經(jīng)濟中起著重要的作用。隨著我國民航事業(yè)的發(fā)展和低空空域的開放，通用航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景巨大。航行情報服務(wù)是飛行服務(wù)中的重要組成部分。準確、及時地向機組提供航行情報服務(wù)是安全飛行的基礎(chǔ)。通用航空作業(yè)具有很強的靈活性，機載設(shè)備相對簡單，因此，在通用航空中對航行情報服務(wù)便捷性、易用性要求很高。而航行情報服務(wù)包括向飛行員提供航圖、航行資料匯編及告知航行通告等多項內(nèi)容[1]。特別地，航圖和航行資料匯編文件是指飛行過程中需要使用到的規(guī)章手冊、機場和航線資料等文件，數(shù)量大，內(nèi)容繁雜。傳統(tǒng)的航行資料分發(fā)方式是向機組提供大量紙質(zhì)版文件，使用起來極為不便，不適用于通用航空。

目前，國內(nèi)外已經(jīng)有很多廠商研制了使用在移動智能設(shè)備上的電子飛行包（Electronic Flight Bag system，EFB），將航圖和航行資料匯編文件電子化，提升了使用的便捷性[2]。但這些廠商多為飛機制造商，如波音、空客等，具有很強的壟斷性，因此，設(shè)備價格高昂，維護成本巨大。通用航空的作業(yè)成本較低，不具備廣泛配備EFB的條件。為了向通用航空作業(yè)提供準確完整、便捷價廉的航行情報服務(wù)，本文提出了一種基于Android平臺的便攜式航行資料電子包的設(shè)計與實現(xiàn)方法，該電子包不僅實現(xiàn)了航圖和航行資料匯編文件的電子化，并具有自動匹配實景文件的功能，解決了傳統(tǒng)方式和現(xiàn)有的EFB中繁復(fù)地文件查找問題，并且設(shè)備價格低廉，十分適用于通用航空。

1 總體設(shè)計

航行資料數(shù)目繁多，一個完整的航行資料匯編按航線、導(dǎo)航臺、機場等分為五個文件夾，每個文件夾又有三層以上的子文件夾結(jié)構(gòu)，包含上千個文件。因此，查找起來十分不便。現(xiàn)有的EFB實現(xiàn)了航行資料的電子化，使“一堆”紙質(zhì)文件轉(zhuǎn)化為移動設(shè)備上按順序排列的文件夾和文件。EFB的出現(xiàn)將航行資料完成了從紙質(zhì)版到電子版的跨越。但是，EFB并沒有對航行資料文件進行進一步的處理，依舊需要通過一層層的文件夾瀏覽才能找到飛行中需要的文件。因此，進一步的智能查找將是EFB的發(fā)展方向。

航行資料分為航線、導(dǎo)航臺、機場等五種。經(jīng)過分析和總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)，這些資料文件具有一個共同點：與地理信息相關(guān)，航線、導(dǎo)航臺、機場等都可以通過經(jīng)緯度信息進行區(qū)分。EFB運行在智能設(shè)備上，比如Android平板電腦。Android設(shè)備可以提供基于位置的服務(wù)（Location Based Service，LBS），即通過設(shè)備上的全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）模塊獲取用戶的當前位置信息，并以此位置信息為依據(jù)提供相關(guān)的服務(wù)[3]。如上文所述，航行資料文件是對導(dǎo)航臺、機場等的描述，具有圖1中實線①描述的映射關(guān)系；而導(dǎo)航臺、機場等地理信息可觸發(fā)LBS服務(wù)，具有圖1中實線②描述的映射關(guān)系。所以，航行資料文件的查找可利用導(dǎo)航臺、機場等信息作為中介，利用LBS服務(wù)完成地理信息與文件的自動匹配，即通過①、②的映射關(guān)系實現(xiàn)圖1中虛線③表示的映射關(guān)系。這樣，航行資料的查找問題轉(zhuǎn)化為：LBS服務(wù)的實現(xiàn)和航行資料文件的自動查找。

1.1 LBS服務(wù)的提供

Android設(shè)備上都配備有GPS模塊，打開GPS定位功能即可自動搜索天空中的衛(wèi)星進而獲得用戶當前的位置。Android平臺提供了GPS信息的獲取接口，調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)就可獲取用戶當前位置信息[4]。LBS服務(wù)中需要的地理信息通過這種方式即可獲得，而服務(wù)的提供方式是本文研究的重點之一。本文設(shè)計的航行資料電子包主要應(yīng)用于通用航空中，為了實現(xiàn)航行資料服務(wù)的立體形象、便捷易用，設(shè)計使用電子地圖來實時顯示用戶位置與速度信息，并同時在地圖上標注關(guān)鍵的航路點、機場和導(dǎo)航臺等內(nèi)容。當用戶點擊電子地圖上的標注圖標時，軟件可獲得圖標對應(yīng)的地理信息，并觸發(fā)LBS服務(wù)，進行航行資料文件的自動查找，同時轉(zhuǎn)換到文件的閱讀界面。即閑暇時使用電子地圖進行地理信息的顯示，當用戶點擊電子地圖上的特殊地理點觸發(fā)LBS服務(wù)時，啟動相應(yīng)的服務(wù)進程，進行航行資料文件的匹配查找與閱讀。

1.2 航行資料文件的自動查找

如前文所述，航行資料文件與地理信息相關(guān)的，通過LBS服務(wù)可獲得地理信息，則航行資料文件的自動查找要解決的就是文件與地理信息的匹配問題。本文采用的是配置文件的方式，來實現(xiàn)文件與地理信息的一一映射。Android平臺中，常常采用XML（Extensible Markup Language）文件來記錄系統(tǒng)中的關(guān)鍵信息[5]。航行資料電子包中即采用這種形式，自定義了兩個XML配置文件來描述航行資料文件與地理信息間的映射關(guān)系。

其中，“AIPContent.xml”描述了航行資料文件的層次結(jié)構(gòu)，“LocationToName.xml”描述了文件節(jié)點與地理信息間的關(guān)系，如圖2所示。通過解析這兩個XML文件即可完成文件與地理信息的匹配。這兩個XML文件的內(nèi)容一般不進行更改，必要的添加、修改等操作主要通過XML專業(yè)編輯工具如XML Spy進行，可以保證格式和內(nèi)容的正確性。

（a）AIPContent.xml文件舉例

（b）LocationToName.xml文件舉例

2 功能實現(xiàn)

2.1 LBS服務(wù)的實現(xiàn)

LBS服務(wù)的實現(xiàn)分為兩部分：用戶地理信息在電子地圖上的顯示和用戶點擊事件的觸發(fā)與響應(yīng)。

2.1.1 用戶地理信息在電子地圖上的顯示

電子地圖是利用計算機技術(shù)來數(shù)字式存儲或訪問的地圖，目前常用的電子地圖有Google地圖和百度地圖等[6]。在國內(nèi)百度地圖更加易于設(shè)置和開發(fā)，因此選擇百度地圖進行開發(fā)。百度地圖API提供了GPS的接口，可以調(diào)用定位SDK獲取位置信息，然后通過在百度地圖上添加圖層實現(xiàn)地理位置的顯示。具體處理流程如圖3所示。

2.1.2 用戶點擊事件的觸發(fā)與響應(yīng)

用戶點擊電子地圖時，程序首先詢問是否要進行航行資料的自動查找；若用戶確認該選項，接著對電子地圖坐標進行轉(zhuǎn)換獲得點擊位置的地理信息；若地理信息獲取成功，則向文件查找模塊發(fā)送消息及坐標數(shù)據(jù)，發(fā)起文件的查找；當文件查找模塊返回相應(yīng)的信息后，則將匹配到的文件列表進行顯示。具體處理流程如圖4所示。

2.2 航行資料文件自動查找的實現(xiàn)

航行資料文件的自動查找過程即是對兩個XML文件的解析過程。XML文件常用的解析器有：DOM、SAX和PULL這四種解析器[7]。因為DOM解析器是基于樹形結(jié)構(gòu)進行遍歷，編碼的時候邏輯清晰，并且所占的內(nèi)存不大，所以本文采用DOM解析器進行XML文件的解析。解析的過程為：首先，讀入“LocationToName.xml”中的內(nèi)容，匹配用戶坐標信息，獲取對應(yīng)的節(jié)點名稱；然后，讀入“AIPContent.xml”中的內(nèi)容，匹配節(jié)點名稱，從而獲得該節(jié)點對應(yīng)的文件信息，完成文件的自動匹配，具體處理流程如圖5所示。

2.3 實際界面

圖6是軟件的實際運行時的主界面圖。軟件使用了若干標簽頁來劃分功能界面，這里展示的是主要功能界面。如圖6所示，軟件在電子地圖上標注了關(guān)鍵的信息點，當用戶點擊圖標時，觸發(fā)LBS服務(wù)，軟件自動查找文件，并將文件列表顯示在主界面上。用戶點擊相應(yīng)的文件名稱時，則轉(zhuǎn)換到文件顯示界面，實現(xiàn)了文件的自動查找與閱讀功能。

3 結(jié)束語

本文所設(shè)計的基于Android系統(tǒng)的航行資料電子包，利用Android平臺的LBS服務(wù)實現(xiàn)了航行資料文件的自動查找，解決了文件繁多，查找困難的問題。該電子包已通過實際的測試，性能良好。除了文件自動查找的功能，該電子包還利用Android設(shè)備已有的資源實現(xiàn)了航線導(dǎo)航和偏航告警等功能。未來我們將對已有功能進行進一步的完善和改進，使其功能更加豐富，性能更加優(yōu)良。

參考文獻：

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[3]趙建勛.基于Android平臺的移動位置服務(wù)的開發(fā)與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010（20）：271-272.

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[5]明日科技.Android從入門到精通[M].北京：清華大學出版社，2012：145-167.

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[7]唐燕，田英愛，李寧，劉旭紅.幾種基于XML的流式文檔訪問方式分析[J].計算機工程與設(shè)計，2014（04）：1458-1464.

作者簡介：吳恩森（1994-），男，江蘇南京人，電子信息工程學院12級學生；陳鐘玉（1992-），女，安徽亳州人，碩士研究生，研究方向：新一代空管自動化系統(tǒng)；屈景怡（1978-），女，河南新鄉(xiāng)人，講師，博士，主要研究方向：空管自動化、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等；孫佳慧（1994-），女，內(nèi)蒙古呼倫貝爾人，電子信息工程12級學生；李怡靜（1994-），女，河北衡水人，電子信息工程12級學生。

作者單位：中國民航大學，天津 300300

基金項目：2014年大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)國家級項目（基于Android系統(tǒng)的便攜式通用航空航行情報服務(wù)系統(tǒng)的研制，201410059007）和中國民航大學科研啟動基金項目資助（項目編號：2012QD09X）。